城市供水管网工程施工优化策略

2021-04-03马子恒

建筑与装饰 2021年30期

马子恒

中国电建市政建设集团有限公司天津 300384

引言

城市供水管线系统作为重要基础设施，是城市规划建设管理的重要资源保障。随着城市规模扩大和现代化程度不断提高，城市供水管线分布更加密集，涉及更多方面，数量更庞大，要求更精细。部分学者对供水管网的建设进行了相关研究，虽然国内对供水管网已经进行了大量的研究与建设，但尚未有统一的定论，且不同环境下建设要求也不同。本文详细介绍其设计及布置方案，可为国内相似地区的供水管网建设提供参考。

1 供水管网规划

为了给城市的正常供水提供一个良好的环境，就必须保障供水管网的建设质量，这样一来也能够提高城市居民的幸福感。管网规划工作的开展，在分析其是否实用的同时，还应该考虑其经济性，为了达到最优的设计效果，就必须找出实用性和经济性之间的平衡点。在选购材料设备的时候，应该将质量作为首要条件，在必要的情况下，必须为保障材料设备的质量增加经济投入。在铺设管道的过程中，管材种类和数量的选择必须结合工程项目的实际情况，将浪费现象控制在合理范围内。规划工作的开展需要从整个市政管网的建设层面出发，具体规划工作的实施，需要结合城市的可持续发展理念落实各项工作[1]。

2 供水管网运行中存在的问题

2.1 外部问题

温度作为一个外部因素，对管网影响很大。再结合本地情况，可以得知温度的变化不仅仅表现在管道中水温的变化，还会改变管道自身的温度，热胀冷缩，管道在极热和极寒的考验下就会开裂，导致漏损点出现。另一个外部因素便是埋深，如上文所述，车辆的重力和建筑的重压，三四十年前预留的覆土厚度已经不能够保障管道了，加上施工的不规范或建筑超重，超出的负荷就会使不堪重负的管道破损。

2.2 内部问题

一方面，在漏损点点数定量的情况下，管网水压愈高，漏损的速度就会越快，漏损量就越大；另一方面，管网水压对新漏点的出现也有很大的影响。管道的供水压力波动上升，会产生压力差，状态差的管道便会出现漏水点，但即使管道状态优良时，如果压力一定时段有略微大幅度的上升，依然会让管道承压不足而产生新的漏点甚至爆管。如此往复，管网的漏损量可想而知。这其中也有管道设计不合理的原因，不合理的设计会导致“卡脖子”等现象频频出现。随着城镇发展，城区框架在被不停地拉伸，老旧的供水管道没有新添或改扩，就会导致管道粗细不均匀，管道状态趋于承压的极限，这样主管道与支管道就有落差[2]。

3 供水管网布置设计

3.1 确定合理的布置方案

在对供水没有特别要求的小型城市中可以用到树状管的布设方法，主要是因为树状管的成本低、管线长度比较短再加上其结构比较简单，在此基础之上，树状管还具有供水可靠的特点，但是，在安全性方面要比环状管低。而在对供水要求比较高的大型城市中，适合使用环状管的管道布设方法，主要是因为环状管的供水安全性较高，而且管线也相对较长，但是，这种布置方法的成本消耗也相对较高。城市管道布设方式的选择应该根据城市的用水需要以及实际经济状况进行，使供水管道的布设能够为人们的日常生产生活提供便利。值得注意的是，布置工作的开展还需要严格把控管线的间距。

3.2 管材设计

因为镀锌钢管的刚度强，其能够承受不同类型的桩基荷载，为管道的安全使用提供可靠的保障，因此，通常将其用作传统供水管网材料。但是，镀锌钢管使用一段时间之后就会出现镀锌层脱落的现象，从而在管道上发生锈蚀现象，使水质和卫生器具受到严重污染。由此可见，在实际落实供水管网设计工作的时候，应该将铸铁管和钢管作为首选材料，并且随着科学技术的不断发展，要致力于对新型给水管材的开发研究。此外，还需要考虑使用铝合金管材等新型材料，以此来延长管道的使用寿命，增强管道的强度，以便为城市居民用水安全提供可靠的保障，这样一来也能够满足预期的管网设计要求。

3.3 施工技术设计

在充分保障管道质量的基础之上，提升其经济效益，尽可能减少各种运行费用和各种投资，降低供水价格，起到提升经济效益的作用。具体建设工作的开展，需要严格控制寿命期费用，合理计算各项建设费用，并且要基于设计方案开展动态化计算工作，在详细分析静态投资的同时，根据动态投资制定高效的费用管控措施[3]。

3.5 供水调度设计

供水企业技术人员构建兼备预警、展示、辅助决策等功能的供水应急响应平台，可及时发现紧急事件，并立即报警、智能处理。细化来说，应急响应平台的总体设计方案如下：一是供水应急平台，负责供水应急的全过程管理工作，包括供水调度、供水调度紧急事件预警、应急响应、视频会商等管理内容。二是供水应急响应流程。根据供水企业的供水流程，实施全周期应急管理。在横向，通过多个部门的信息共享与协调配合，完成各项供水应急管理工作；在纵向，划分各个层级的应急响应责任，切实落实信息化供水应急响应。三是供水应急管理响应机制，依托于供水调度各项信息数据，构建全周期数据库，记录供水调度及供水应急管理全过程的数据，为供水应急管理提供数据支持，以便构建信息化供水应急管理响应机制。四是供水应急响应数据库，根据供水企业的供水管网、所辖区域的水资源分布状况，全面采集水系数据、地理信息、供水管网运行参数等信息，统一数据的格式、坐标系与分类，为应急事件响应与管理提供数据保障，提高响应速度与管理质量。

4 供水管网布置的技术措施

4.1 输水管网和配水管网

为了能够给城市居民用水提供便利，需要集中水源到水厂，该项工作的开展需要用到输水管网。就城市居民的用水现状看来，由于输水管网具有可远距离运输以及管径不变的特点，处于安全方面考虑，用户管网和输水管网并没有直接连接起来，而是需要以设置两根输水管的方法实现二者之间的有效连接，以便其中一根管线出现问题之后造成整个管网瘫痪。水厂也是重要的水源，可将输水管网看作从连接水源到水厂之间的管线。配水管网能够和输水管网配合使用，向用户的供水管网分配水源。对于由很多段管道连接而成的管网，需要全面结合流量以及坡度等各方面的因素来确定管径。为了能够让用户直接使用自来水，就需要和用户进行连接，将这种管线称为进户管。分配管主要敷设在城市的道路下方，其主要作用是向各个小区的总管道分配有钢管运输而来的水源，从而为用户用水提供便利。通常用到的干管的管径是100mm，而对于一些用水量比较大的城市而言，干管的管径可达到200mm。作为市政供水管网中的一项重要内容，干管的布置非常关键，在设计配水管网的时候，应该以用户的用水情况为依据进行。

4.2 管材的更新换代

根据数据显示，大量三线城市或者农村，大多使用的是水泥管和铸铁管，而铸铁管在相同的条件下，漏点却是最多的，漏水发生率也是最高的，平均每铺设10km的铸铁管，漏水情况便会发生四五次。水泥管、钢管和铸铁管的漏失率首当其冲。参考一些发达国家过往的数据，可以发现管网供水的漏失也大多都是钢管和铸铁管以及水泥管造成的。例如，德国曾对其几十个城市收集数据，漏损发生频率最高的便是钢管，高达0.26件每km*a，铸铁管紧跟其后为0.23件每km*a。也不单单只是一个国家有这种规律，国际普遍反响的声音让很多国家开始投入使用GRP管道，唯一美中不足的是其价格居高不下，成本太高。近年来，我们国家也陆陆续续开始大面积减少或禁止使用钢管、铸铁管等，带来了很好的效果。当然，我们要继续将眼光放在新材料、有着良好前景的塑料环保等材料上，加快试验，加快更新管网的速度[4]。

4.3 安装敷设

施工企业在开挖沟槽的过程中可能会遇到冻土问题，因此，就需要采取科学合理的方式进行有效管控。实际基坑的开挖，需要设置相应的隔水层，并且还应该根据实际情况控制隔水层的厚度，如果隔水层难以承受水压力，就很有可能出现基坑坍塌现象，对此需要采取有效的质量控制措施。在冻土环境下的施工作业，还应该明确周围土质的动态情况，在敷设地下管道的时候，需要做好充分的准备工作，对管材的使用质量进行严格检查，以便及时发现管材中存在的质量问题，从而最大限度保障管道的建设质量。施工过程中，施工企业对于机械设备的使用，应该查看其型号是否满足施工要求，并且，为了保障施工质量，还需要使用先进的施工技术。管道的敷设要求施工企业做好地下敷设质量的控制工作，全面保障管道系统的稳定性。

4.4 提高供水管网标准

一方面，应先对市政供水管网建设中的各项施工要素进行清单制作，明确开挖工程、管道工程、回填工程、路面处理工程等分项目中的生产要素后，可以对照具体的生产要素，对应设置供水管网标准。减少指标不足的问题，也形成生产要素与管理指标之间的有效对应，提高整体的标准化建设水平。另一方面，应从发展的角度对排水应急问题进行专门化分析，将防洪排涝工程、雨污管网改造工程等结合起来，在现有资源的基础上，实现对各项资源的合理配置，利用配置资源的路径，化解应急能力的不足。

4.5 加强施工验收

实际验收工作的开展，应该严格按照国家对各项建筑物给出的指标进行，并且要按照国家对建筑施工的验收要求详细检查，在对竣工工程项目进行检查的过程中，一旦发现其不满足国家标准要求，就要立刻和相关负责部门联系，并且安排专业的施工人员再次进行返修，以尽可能避免施工过程中出现更大的问题。竣工验收工作的开展，需要管道施工部门严格把控每一个环节的工作，仔细核查每一环节的施工质量，一旦在某一环节发现质量问题，就需要重新对周边工程质量进行核验，并且根据质量问题的严重程度及时采取返工或者维修措施，确保每一环节的施工质量都严格满足施工标准要求，这样一来才能够全面保障整个工程项目的建设质量[5]。